Name: selective area modification of silicon surface wettability by pulsed uv laser irradiation in liquid environment
Uploaded: 2015-11-09T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Selective Area Modification of Silicon Surface Wettability by Pulsed UV Laser Irradiation in Liquid Environment at JoVE.com

This work was supported by the Natural Science and Engineering Research Council of Canada (Discovery Grant No. 122795-2010) and the program of the Canada Research Chair in Quantum Semiconductors (JJD). The help provided by Xiaohuan Xuang, Mohamed Walid Hassen and technical assistance of Sonia Blais of the Universit&#233; de Sherbrooke Centre de caract&#233;risation de mat&#233;riaux (CCM) in collecting XPS data are greatly appreciated. NL acknowledges the Merit Scholarship Program for Foreign Student, Fonds de recherche du Qu&#233;bec - Nature et technologies, for providing a graduate student scholarship.

التحضير 1. عينة <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استخدام الكاتب diamode ليلتصق لمن نوع ن (P-مخدر) مصقول من جانب واحد سي ويفر (المقاومية 3.1 ~ 4.8 Ω.m) الذي هو 3 بوصة في القطر، 380 ميكرون سميكة، في عينات من 12 مم × 6 مم؛ تنظيف العينات في OptiClear، والأسيتون والكحول الآيزو?...

اقترحنا على بروتوكول للأشعة فوق البنفسجية أشعة الليزر سي رقاقة في غرفة ميكروفلويديك مليئة تركيز منخفض من H 2 O 2 حل للحث على سي سطح فائقة المحبة للماء، الذي يرجع أساسا إلى توليد سي-OH. وكان من المفترض UV التحلل الضوئي ليزر من H 2 O 2 لتشكيل سالبة الشحنة OH - ا?...

جعلت الخصائص الإلكترونية والكيميائية الرائعة وكذلك ارتفاع القوة الميكانيكية السيليكون (سي) خيارا مثاليا لأجهزة الإلكترونيات الدقيقة والرقائق الطبية 1. تلقت مراقبة المنطقة انتقائية من سطح سي اهتماما كبيرا في التطبيقات التي تنطوي غالبا ما يتم الحصول ميكروفلويديك وأجهزة مختبر على رقاقة 2،3. هذا إما عن طريق تعديل نانو النطاق للخشونة السطح أو عن طريق المعالجة الكيميائية لسطح 4. والتخشين السطحي أو الزخرفة لإنتاج هياكل سطح المختلين أو أمر على سطح سي تشمل ضوئيه 5، شعاع ايون الطباعة الحجرية 6 وتقنيات الليزر 7. مقارنة مع هذه الأساليب، وتفيد التقارير سطح ليزر عملية التركيب لتكون أقل تعقيدا مع القدرة على إنتاج المجهرية لقرار مكانية عالية 8. لكن، وكما سي لديه عتبة التركيب مرتفعة، الأمر الذي يتطلب التشعيع مع نبض فلوينس لحمل التركيب السطحي تتجاوز عتبة الاجتثاث لها (~ 500 ميغا جول / سم 2) 9، وكثيرا ما ساعد التركيب من سطح سي من خلال توظيف أجواء الغاز على رد الفعل، مثل الضغط العالي SF 6 البيئة 4،7،8. ونتيجة لذلك، لتعديل بلل السطح سي، ركزت العديد من الأعمال على المعالجة الكيميائية عن طريق إيداع العضوية وغير العضوية 10 أفلام 2، أو باستخدام البلازما أو شعاع الالكترون المعالجة السطحية 11،12. ومن المسلم به أن hydrophilicity سي النابعة من وجود مجموعات OH المفرد وما يرتبط بها من على سطحه ويمكن تحقيق ذلك عن طريق الغليان في H 2 O 2 الحل عند 100 درجة مئوية لعدة دقائق (13). ومع ذلك، فإن الدول سطح سي مسعور، ومعظمها بسبب وجود سي-H أو سي-O-CH 3 مجموعات، ويمكن أن يتحقق عن طريق التعامل مع المواد الكيميائية التي تنطوي على الرطب الحفر بمحلول حامض HF أو طلاء مع مقاومة للضوء 13-15. لتحقيق السيطرة المنطقة الانتقائية للبلل سي، وعادة ما يطلب خطوات الزخرفة المعقدة، بما في ذلك العلاج في المحاليل الكيميائية 16. كما تم استخدام التفاعلات الكيميائية عالية من أشعة الليزر فوق البنفسجية لفيلم العضوي عملية منطقة انتقائية المغلفة ركائز متينة وتعديل بلل بها 17. ومع ذلك، فإن كمية محدودة من البيانات متاح في تعديل بمساعدة الليزر سي بلل بواسطة أشعة عينات مغمورة في المحاليل الكيميائية المختلفة. في بحثنا السابق، تم استخدام الأشعة فوق البنفسجية أشعة الليزر من أشباه الموصلات III-V في الهواء 18-20 وNH 3 21 بنجاح لتغيير التركيب الكيميائي سطح الغاليوم، InGaAs والبرنامج النووي العراقي. أنشأنا أن أشعة الليزر فوق البنفسجية من أشباه الموصلات III-V في منزوع الأيونات (DI) الماء يقلل أكاسيد السطح وكربيد، في حين أن المياه كثف على سطح أشباه الموصلات يزيد 22. سطح مسعور سي بقوة (CA ~ 103 °) تم الحصول عليها عن طريق المنتدى الاقليمى للاسيان أشعة الليزر من عينات سي في الميثانول في عملنا الأخير 23. كما يتبين من الأشعة السينية الضوئية الطيفي (XPS)، وهذا يرجع أساسا إلى قدرة الليزر المنتدى الاقليمى للاسيان لphotodissociate CH 3 OH. وقد استخدمنا أيضا KRF والليزر المنتدى الاقليمى للاسيان لأشرق سي (001) في 0.01٪ من H 2 O 2 في المياه DI. هذا يسمح لنا لتحقيق تشكيل منطقة مختارة من سطح فائقة المحبة للماء سي (001) والتي تتميز CA من حوالي 15 درجة. وتشير نتائج XPS أن هذا يرجع إلى جيل من السندات سي-OH على سطح المشع 24. ويتجلى وصفا مفصلا لهذه التقنية الجديدة باستخدام KRF والليزر المنتدى الاقليمى للاسيان لمنطقة انتقائية تعديل الموقع من ماء / سطح مسعور من سطح سي في في تركيز منخفض من H 2 O 2 / H 2 O وحلول الميثانول في هذه المقالة. التفاصيل الواردة هنا ينبغي أن يكون كافياالسماح تجارب مماثلة التي يتعين القيام بها من قبل الباحثين المهتمين.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>fluorescein stained nanospheres</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>F8795</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>OptiClear</td>
			<td>National Diagnostics</td>
			<td>OE-101</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ArF laser (&#955;=193 nm)</td>
			<td>Lumonics</td>
			<td>pulse master 800</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>KrF laser (&#955;=248 nm)</td>
			<td>Lumonics</td>
			<td>pulse master 800</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>XPS</td>
			<td>Kratos Analytical</td>
			<td>AXIS Ultra DLD</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fluorescence microscope</td>
			<td>Olympus</td>
			<td>IX71</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>XPS quantitification software</td>
			<td>CasaXPS</td>
			<td>2.3.15</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

selective area modification of silicon surface wettability by pulsed uv laser irradiation in liquid environment

وبلل من السيليكون (سي) هي واحدة من المعالم الهامة في تكنولوجيا functionalization سطح هذه المواد وتصنيع الأجهزة biosensing. نفيدكم على بروتوكول استخدام KRF والمنتدى الاقليمى للاسيان الليزر تشعيع سي (001) عينة مغمورة في البيئة السائلة مع عدد قليل من البقول وتعمل على fluences نبض انخفاض معتدل للحث سي بلل التعديل. رقائق مغمورة لمدة تصل إلى 4 ساعات في 0.01٪ H 2 O 2 / H 2 O الحل لم تظهر تغيير ملموس في حياتهم زاوية الاتصال الأولية (CA) ~ 75 درجة. ومع ذلك، فإن 500 نبضة KRF والليزر المنتدى الاقليمى للاسيان تشعيع هذه الرقائق في microchamber مليئة 0.01٪ H 2 O 2 / H 2 O حل في 250 و 65 ميغا جول / سم 2، على التوالي، انخفض CA في القريب 15 درجة، مشيرا إلى تشكيل سطح فائقة المحبة للماء. تشكيل OH إنهاء سي (001)، مع عدم وجود تغيير ملموس من مورفولوجيا سطح الرقاقة، لديهاأكدته الأشعة السينية الضوئية الطيفي وقياسات قوة المجهر الذرية. ثم تم غمر العينات منطقة انتقائية المشع في nanospheres الملطخة فلوريسئين حل البيوتين مترافق لمدة 2 ساعة، مما أدى إلى شل حركة الناجح لnanospheres في منطقة غير المشع. وهذا يوضح إمكانيات أسلوب انتقائي biofunctionalization المنطقة وتصنيع متقدمة أبنية biosensing أساس سي. نحن أيضا وصف بروتوكول مماثل للإشعاع من رقائق مغمورة في الميثانول (CH 3 OH) باستخدام الليزر المنتدى الاقليمى للاسيان التي تعمل على النبض فلوينس من 65 ميغا جول / سم 2 وتشكيل الموقع من سطح مسعور بقوة سي (001) مع CA من 103 °. نتائج XPS تشير الليزر التي يسببها تشكيل المنتدى الاقليمى للاسيان من Si- (اوتش 3) س المركبات المسؤولة عن للا مائية الملاحظة. ومع ذلك، لا توجد هذه المركبات عن طريق XPS على سطح سي المشع التي كتبها KRF الليزر في الميثانول، مما يدل علىعدم قدرة الليزر KRF إلى photodissociate الميثانول وخلق -OCH 3 المتطرفين.

تم عرض هذه النتائج تمثيلية في عملنا نشرت السابق 23،24 الشكل 1 يوضح CA مقابل N (عدد النبضات) على مواقع المشع التي كتبها KRF الليزر على 250 ميغا جول / سم 2 في DI H 2 O لتركيزات مختلفة من H 2 O 2 / H 2 O حلول (على سبيل المثال، 0.01، 0.02، 0.05 و 0.2٪). يقلل ?...

Watch this Scientific Journal Video about Selective Area Modification of Silicon Surface Wettability by Pulsed UV Laser Irradiation in Liquid Environment at JoVE.com

Selective Area Modification of Silicon Surface Wettability by Pulsed UV Laser Irradiation in Liquid Environment

نحن تقريرا عن عملية التغيير في الموقع من HF تعامل سي (001) السطح إلى دولة ماء أو مسعور من قبل تشعيع العينات في غرف ميكروفلويديك مليئة H 2 O 2 / H 2 O الحل (0.01٪ -0.5٪) أو حلول الميثانول باستخدام نابض ليزر الأشعة فوق البنفسجية من النسبية منخفضة نبض فلوينس.

انتقائية المساحة تعديل السيليكون بلل السطح بواسطة الليزر النبضي للأشعة فوق البنفسجية تشعيع في البيئة السائلة

The wettability of silicon (Si) is one of the important parameters in the technology of surface functionalization of this material and fabrication of ...

Research

JoVE Journal

Engineering

Investigation of Early Plasma Evolution Induced by Ultrashort Laser Pulses

التحقيق في التطور المبكر البلازما المستحثة بواسطة الليزر فائقة القصر البقول

Early plasma is generated owing to high intensity laser irradiation of target and the subsequent target material ionization. Its dynamics plays a ...

Characterization of Surface Modifications by White Light Interferometry: Applications in Ion Sputtering, Laser Ablation, and Tribology Experiments

توصيف التعديلات السطحية من التداخل الضوء الأبيض: تطبيقات في التتفيل ايون، التذرية الليزر، والتجارب علم احتكاك المفاصل

In materials science and engineering it is often necessary to obtain quantitative measurements of surface topography with micrometer lateral resolution. ...

Fabrication of Nano-engineered Transparent Conducting Oxides by Pulsed Laser Deposition

تلفيق نانو هندسيا إجراء أكاسيد شفافة من ترسب الليزر النبضي

Nanosecond Pulsed  Laser Deposition (PLD) in the presence of a background gas allows the deposition  of metal oxides with tunable morphology, structure, ...

Visualization of High Speed Liquid Jet Impaction on a Moving Surface

تصور عالية السرعة السائل جيت الانحشار على السطح المتحرك

Two apparatuses for examining liquid jet impingement on a high-speed moving surface are described: an air cannon device (for examining surface speeds ...

Integration of Light Trapping Silver Nanostructures in Hydrogenated Microcrystalline Silicon Solar Cells by Transfer Printing

دمج ضوء الاصطياد الفضة النانوية في مهدرج الجريزوفولفين سيليكون الخلايا الشمسية عن طريق التحويل الطباعة

One of the potential applications of metal nanostructures is light trapping in solar cells, where unique optical properties of nanosized metals, commonly ...

Automation of Mode Locking in a Nonlinear Polarization Rotation Fiber Laser through Output Polarization Measurements

أتمتة وضع قفل في اللاخطية الاستقطاب دوران الألياف الليزر من خلال قياسات الاستقطاب الناتج

When a laser is mode-locked, it emits a train of ultra-short pulses at a repetition rate determined by the laser cavity length. This article outlines a ...

Emission Spectroscopic Boundary Layer Investigation during Ablative Material Testing in Plasmatron

الانبعاثات الطيفية الحدود التحقيق طبقة خلال صيغة الجر اختبار المواد في Plasmatron

Ablative Thermal Protection Systems (TPS) allowed the first humans to safely return to Earth from the moon and are still considered as the only solution ...

High Temperature Fabrication of Nanostructured Yttria-Stabilized-Zirconia (YSZ) Scaffolds by In Situ Carbon Templating Xerogels

High Temperature Fabrication of Nanostructured Yttria-Stabilized-Zirconia YSZ Scaffolds by In Situ Carbon Templating Xerogels

تصنيع درجة الحرارة عالية من ذات البنية النانومترية اليتريا-استقرت-زركونيا (YSZ) السقالات من قبل<em&gt; في الموقع</em&gt; الكربون النموذجيه Xerogels

We demonstrate a method for the high temperature fabrication of porous, nanostructured yttria-stabilized-zirconia (YSZ, 8 mol% yttria - 92 mol% zirconia) ...

Orientational Transition in a Liquid Crystal Triggered by the Thermodynamic Growth of Interfacial Wetting Sheets

التحول الشرقي في الكريستال السائل الناجم عن النمو الديناميكي للصفائح الرطب بينية

In liquid crystal (LC) physical chemistry, molecules near the surface play a great role in controlling bulk orientation. Thus far, mainly to achieve ...

Quantitative Analysis of Vacuum Induction Melting by Laser-induced Breakdown Spectroscopy

التحليل الكمي لذوبان الفراغ التعريفي عن طريق الليزر التي يسببها انهيار الطيفي

Vacuum induction melting is a popular method for refining high purity metal and alloys. Traditionally, standard process control in metallurgy involves ...